Перед автомобилем или его моделью располагают дымари, выпускающие тонкие дымовые струйки, а в тех случаях, когда исследователя интересует поведение пограничного слоя, дымари располагают внутри автомобиля

и струйки дыма выходят через специальные отверстия. Дым получают в специальных дымогенераторах при сгорании табака, махорки, минеральных масел, специальных дымовых шашек и др. материалов.

Кроме того, существуют специальные дымовые трубы, предназначенные для наблюдения и фиксирования аэродинамических спектров. Схема такой трубы, применяющейся в ГСХИ, приведена на рис. 80. Вентилятор 8 подает дым из дымогенератора через трубки 3 и 5 и гребенку 2 в рабочую часть 16, далее через профилированную перегородку 7 — в успокоительную камеру 15, а из нее нагнетает дым в дымогенератор по трубкам 9 и 10.

Рис. 80. Схема дымовой трубы ГСХИ

В рабочей части трубы дым идет в виде тонких струек, которые получаются в гребенке 2, состоящей из большого количества тонких трубочек. Дым образуется от неполного сгорания минерального масла, которое поступает из воронки 11 через шприцевую иглу 12 по трубочке 13 на чашечку электронагревателя 14.

Скорость потока в рабочей части трубы зависит от частоты вращения вентилятора 8, которую изменяют при помощи реостата. Корпус 1 трубы деревянный, ее передняя стенка стеклянная, а задняя откидная стенка окрашена черной краской. В корпусе установлены две электролампы для хорошей видимости дымовых струек. На задней стенке смонтирован механизм управления, на два Штыря которого крепят исследуемую модель 6 через люк 4. Механизм управления позволяет изменять угол атаки модели. Реостат для изменения частоты вращения вентилятора, выключатели электродвигателя, света и электронагревателя располагают на столе, на котором установлена труба.

Для определения состояния воздушного потока вокруг автомобиля ГАЗ-13 в ГСХИ была изготовлена дымовая установка, позволяющая определить зону возмущенного потока и тем самым найти место расположения экрана с моделью. Установка состояла из стакана с дымовой шашкой и трубок, укрепленных перед автомобилем на достаточном расстоянии в зоне невозмущенного потока (рис. 81).

Шашку поджигали, и автомобиль начинал движение. При скорости 80 км/ч состояние дымовых струй фиксировали визуально, фото- и киносъемкой. При каждом опыте использовали одновременно три трубки, расположенные в плоскости симметрии автомобиля (рис. 82, а и б). Затем подобные испытания были проведены при наличии экрана, причем трубки укрепляли поочередно перед экраном по осевой линии и по всей Ширине экрана. Испытания показали хорошее состояние потока над экраном (рис. 83).

Способ дымовых потоков с использованием специальных дымообразователей был применен во время дорожных испытаний, проведенных в ГСХИ. Испытания были проведены с автомобилями ГАЗ-13, УАЗ-450, ПАЗ-652, а также с моделями автомобилей. На рис. 84 показано плоское обтекание дымовыми струями модели автомобиля в дымовой трубе, установленной в ГСХИ. Более наглядно объемное дымовое обтекание.

Наиболее эффективно применение дымовых аэродинамических спектров и исследование направления и характера внутренних потоков при помощи отдельных дымовых струек. В ГСХИ для получения спектров внешнего обтекания автомобилей и их моделей использовали дымообразователь, устройство которого показано на рис. 85.

Рис. 82 Расположение дымовых струек во время движения

Дымообразователь устанавливают на кронштейне впереди автомобиля. Открывают нижнюю крышку дымообразователя, внутрь цилиндра закладывают дымовую гранату и стопорят ее одним из трех удерживающих винтов 10. Гранату поджигают, закрывают крышку 11 и кольцо 9 надевают на нижний кронштейн. При сгорании гранаты внутри цилиндра создается избыточное давление, под действием которого дым выходит через вертикальную трубку 3. Если же дым не успевает выходить через трубку 3, то под действием увеличившегося давления открывается нижняя крышка-клапан 11 и часть дыма уходит вниз. Таким образом, внутри цилиндра поддерживается постоянное давление, величину которого можно регулировать, изменяя натяжение пружины винтом 7.

Дым, выходящий из дымообразователя, идет по основной вертикальной трубе 3, закрытой сверху, и выходит через короткие горизонтальные трубки.

Рис. 83. Объемное обтекание дымом модели автомобиля на дымовой установке ГСХИ

Меняя высоту установки горизонтальных трубок, можно определить направление потоков по высоте, а меняя ширину — найти направление потоков по горизонтали.

Рис 84. Обтекание дымовыми струйками модели автомобиля в дымовой трубе, установленной в ГСХИ

Таким образом, меняя места установки трубок, можно направить струю дыма в любую точку около автомобиля. Время работы дымообразователя зависит от марки применяемых дымовых гранат. Воздушный поток, обтекающий автобус ПАЗ-652Б, показан на рис. 86, а и б. Такие же исследования были проведены с автомобилями ГАЗ-13 «Чайка», УАЗ-450 и «Олдсмобил-98».

Рис. 85. Дымообразователь ГСХИ для получения спектров внешнего обтекания

Кроме того, с использованием специальной установки на базе автомобиля ГАЗ-13 «Чайка» были зафиксированы на фото- и кинопленку спектры обтекания моделей автомобилей ГАЗ-24 и УАЗ-69.

Для определения воздушных потоков в салоне автомобиля, а также для анализа прохождения их через люки и окна при всех возможных степенях открытия был создан специальный дымообразователь для визуализации внутренних потоков. К рукоятке 1 (рис. 87) прикреплена свеча 3 накаливания СНД-100-Б1. На свече 3 смонтирован резервуар 5, в который закладывают дымообразующее вещество (табак). Получаемый дым достаточно густой и в то же время не сильно загрязняет салон автомобиля. К резервуару 5 подводят сжатый воздух через кран 4, при помощи которого меняют количество подаваемого воздуха. Резервуаром для воздуха может служить обычная автомобильная камера, в которую перед испытанием накачивают воздух. На крышку 6 резервуара установлена камера 7 для сбора конденсата. В камере 7 есть сетка для задержания крупных несгоревших частиц табака, которые вылетают из резервуара 5.

В резервуар 5 закладывают табак, закрывают крышку 6 с камерой 7 и трубкой 8. Затем, включая кнопку 2, подают напряжение на свечу 3.

Рис. 86. Обтекание воздушным потоком автобуса ПАЗ-652Б:

а—вид сбоку, б—вид сверху

Через несколько секунд, в течение которых нить свечи накалится, подают воздух через кран 4. Как только появится дым из трубки 8, кнопку отпускают — дымообразователь готов к работе. При закладке 3 г табака дымообразователь работает в течение 1,5—2,0 мин. Перед очередной закладкой из резервуара 5 удаляют пепел, а из камеры 7 — конденсат. На рис. 88 показано направление струй дыма при исследовании воздушных потоков в люке автобуса ПАЗ-652Б.

Исследования при помощи дымообразователя позволяют использовать несложные устройства для визуальных наблюдений как внешних, так и внутренних потоков и в короткий промежуток времени просто и эффективно решить некоторые вопросы аэродинамики. Приведенный перечень исследований не исчерпывает всех возможностей описанных дымообразователей, которые могут быть использованы также для наблюдения за отоплением салона автобуса, проверки пыленепроницаемости, определения направления воздуха в подкапотном пространстве и т. д.

Рис. 87. Дымообразователь для визуализации внутренних потоков

Рис. 88. Визуализация потока дымообразователей при исследовании воздушных потоков в люке автобуса ПАЗ-652Б

Автор: Е.В. Михайловский